專(zhuān)利名稱(chēng)：：具有特別的光重新定向膜的背光設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明一般涉及用于在巨大的觀察錐體中的提供亮度并改善發(fā)光二極管(LED)光源的光混頻(lightmixing)的背光設(shè)備(backlightapparatus),更具體地說(shuō)，涉及一種背光設(shè)備，它包括單一的光重新定向棱形膜(singlelightredirectingprismaticfilm),且其棱形結(jié)構(gòu)平行于光導(dǎo)板的長(zhǎng)度方向。
背景技術(shù)：
：液晶顯示器(LCD)不斷地改善成本和性能，己成為許多計(jì)算機(jī)、儀器和娛樂(lè)應(yīng)用的主要顯示器類(lèi)型。用于常規(guī)的便攜式電腦顯示器的可透射的LCD是一類(lèi)背光顯示器，具有設(shè)置在LCD后面用于將光向外導(dǎo)向LCD的光提供表面。對(duì)于提供具有足夠均勻的亮度，同時(shí)保持緊湊和低成本的合適的背光設(shè)備這一挑戰(zhàn)，可由以下兩種基本方法中的一種來(lái)解決。在第一種方法中，使用光提供表面來(lái)提供高散射的，基本上是Lambertian光分布，在寬角度范圍內(nèi)具有基本上恒定的照明。在該第一方法之后，為了增加同軸和近軸(near-axis)照明，可使用許多亮度增強(qiáng)膜以使一部分該具有漫射分布(diffosivedistribution)的光重新定向，用以提供更準(zhǔn)直的照明。提出的用于亮度增強(qiáng)膜的解決方案描述在例如美國(guó)專(zhuān)利5,917,664(O'Neill等)和5,919,551(Cobb等)中。第二種用于提供背光照明的方法使用光導(dǎo)板(LGP)，該光導(dǎo)板接收來(lái)自燈或置于該側(cè)的其它光源的入射光，并使用全內(nèi)反射(TIR)在內(nèi)部引導(dǎo)這一光，使得光在窄角度范圍內(nèi)從LGP射出。來(lái)自L(fǎng)GP的輸出光通常與法線(xiàn)之間的角度相當(dāng)大，例如70°或更大。使用該第二方法，接著要使用轉(zhuǎn)向膜(一類(lèi)光重新定向制品)使得來(lái)自L(fǎng)GP的發(fā)射的光輸出重新定向朝向法線(xiàn)。方向轉(zhuǎn)向膜(廣義地稱(chēng)為光重新定向制品或光重新定向膜)，如購(gòu)自紐約州Baldwin的Clarex股份有限公司的具有HSOT(高散射透光性)光導(dǎo)板的那些，提供了用于提供該類(lèi)均勻的背光的改善的解決方案，而無(wú)需在制造中使用漫射膜或點(diǎn)打印。HSOT光導(dǎo)板和其它類(lèi)型的方向轉(zhuǎn)向膜使用各種組合的棱形結(jié)構(gòu)陣列，以使來(lái)自光導(dǎo)板的光重新定向朝向法線(xiàn)，或者朝向通?？拷S表面的法線(xiàn)的一些其它適宜的目標(biāo)角度。作為一個(gè)例子，美國(guó)專(zhuān)利6,746,130(Ohkawa)描述了用作用于LGP照明的轉(zhuǎn)向膜的光控制板。但是，當(dāng)LED用作光源時(shí)，有靠近光源處出現(xiàn)白點(diǎn)的問(wèn)題，因?yàn)長(zhǎng)ED是單個(gè)光源，發(fā)射強(qiáng)光。這一問(wèn)題將參照?qǐng)D4A和4C詳細(xì)描述。與常規(guī)的準(zhǔn)直膜有關(guān)的另一個(gè)問(wèn)題是窄觀察角。雖然在許多應(yīng)用中使用準(zhǔn)直膜如得自3M公司(明尼蘇達(dá)州St.Paul)的亮度增強(qiáng)膜(BEF)是有利的，但是存在這樣的情況，艮卩，寬觀察角更重要，尤其是在使用高功率LED時(shí)，使得迎面照明很好地位于所需的水平之上。因此，需要光重新定位膜解決方案，該解決方案提供增強(qiáng)的光混頻以減小白點(diǎn)問(wèn)題并擴(kuò)大觀察角，從而有效地利用高功率LED。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供了一種背光設(shè)備，它包括(a)用于發(fā)出照明的光源；(b)光導(dǎo)板，它具有用于將所述照明結(jié)合到所述光導(dǎo)板中的輸入表面、用于提供輸出照明的輸出表面、長(zhǎng)度方向(lengthdirection)、以及寬度方向(widthdirection);以及(c)用于使光重新定向朝向各個(gè)角度的光重新定向制品，所述光重新定向制品包括多個(gè)棱形結(jié)構(gòu)，各個(gè)棱形結(jié)構(gòu)具有選定的頂角、選定的第一底角和選定的第二底角，并包含具有選定的折射率值的材料，這些選擇足以使得沿與(1)背離和(2)朝向所述光源的長(zhǎng)度方向平行的方向呈60。極角的光照、以及與(3)平行于寬度方向的方向呈60。極角的光照，不少于沿垂直于LW平面的同軸方向的光照的35%(theselectionsbeingsufficientsothatthelightluminancealonga60°polarangletodirectionsparalleltothelengthdirectionboth(1)awayfromand(2)towardthelightsourceand(3)toadirectionparalleltothewidthdirectionarenotlessthan35%oftheluminancealongtheon-axisdirectionperpendiculartotheLWplane),其中，所述棱形結(jié)構(gòu)基本上平行于光導(dǎo)板的長(zhǎng)度方向。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是通過(guò)具有棱形結(jié)構(gòu)的光重新定向膜，提供了特別適用于發(fā)光二極管光源的改善的光混頻。本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是提供了觀察角為60°的增強(qiáng)的光照。雖然說(shuō)明書(shū)結(jié)尾處的權(quán)利要求書(shū)具體指出并清楚地要求了本發(fā)明的主題，但是據(jù)信從結(jié)合附圖的以下描述將會(huì)更好地理解本發(fā)明。圖1A是顯示使用偏振轉(zhuǎn)向膜的顯示設(shè)備的截面示意圖。圖1B是圖1A的頂視圖，顯示相對(duì)于棱形結(jié)構(gòu)和偏振轉(zhuǎn)向膜的凹槽成45。取向的一對(duì)偏振器。.圖1C是圖1A的頂視圖，顯示相對(duì)于棱形結(jié)構(gòu)和偏振轉(zhuǎn)向膜的凹槽成O?；?0°取向的一對(duì)偏振器。圖1D是頂視圖，顯示具有弓形伸長(zhǎng)的棱形結(jié)構(gòu)的偏振轉(zhuǎn)向膜。圖1E是頂視圖，顯示具有波形棱形結(jié)構(gòu)的偏振轉(zhuǎn)向膜。圖1F是頂視圖，顯示成為許多單獨(dú)光源如LED的光源。圖2A是顯示使用漫射體膜(diffoserfilm)和常規(guī)的準(zhǔn)直膜的顯示設(shè)備的透視圖。圖2B是顯示使用漫射體膜和兩個(gè)交叉的常規(guī)的準(zhǔn)直膜的顯示設(shè)備的透視圖。圖3A是顯示具有有面向上的棱形結(jié)構(gòu)和與光導(dǎo)板的長(zhǎng)度方向垂直的凹槽的單一光學(xué)膜的比較顯示器的透視圖。圖3B是顯示具有有面向上的棱形結(jié)構(gòu)和與光導(dǎo)板的長(zhǎng)度方向平行的凹槽的單一光學(xué)膜的本發(fā)明的顯示器的透視圖。圖3C是顯示具有漫射體膜和有面向上的棱形結(jié)構(gòu)和與光導(dǎo)板的長(zhǎng)度方向垂直的凹槽的單一光學(xué)膜的比較顯示器的透視圖。圖3D是顯示具有漫射體膜和有面向上的棱形結(jié)構(gòu)和與光導(dǎo)板的長(zhǎng)度方向平行的凹槽的單一光學(xué)膜的本發(fā)明的顯示器的透視圖。圖3E是根據(jù)本發(fā)明用于圖3B和3D的光學(xué)膜的截面示意圖。圖3F是根據(jù)本發(fā)明用于圖3B和3D的光學(xué)膜的截面示意圖。圖4A是根據(jù)比較例的圖3A的顯示設(shè)備的頂視照明圖。圖4B是根據(jù)本發(fā)明的圖3B的顯示設(shè)備的頂視照明圖。圖4C是根據(jù)比較例的圖3C的顯示設(shè)備的頂視照明圖。圖4D是根據(jù)本發(fā)明的圖3D的顯示設(shè)備的頂視照明圖。圖5A-5D是用來(lái)表征顯示顯示器背光單元的角向光分布的測(cè)定幾何構(gòu)形。具體實(shí)施方式這部分描述具體涉及形成本發(fā)明的設(shè)備的一部分的元件，或者更直接地描述該設(shè)備。應(yīng)理解，未具體示出或描述的元件可以采用本領(lǐng)與技術(shù)人員熟知的各種形式。如前述
背景技術(shù)：
部分中所指出的，試圖通過(guò)在照明路徑中的其它部件中加入偏振功能來(lái)減小照明設(shè)備的總的復(fù)雜性。公開(kāi)在待審美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)11/302,011、11/300,659和11/302,103中的方法均在轉(zhuǎn)向膜，或者更廣義地說(shuō)，顯示器的光重新定向元件中加入偏振功能。這些方法在光重新定向制品的幾何形狀和組成的設(shè)計(jì)中使用Brewster角，由此在單個(gè)部件中進(jìn)行光重新定向和偏振。圖1A、1B、1C和1D分別對(duì)應(yīng)于美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)11/302,011中的圖6、7A、7B和7C。圖1A是顯示設(shè)備60的截面示意圖，該顯示設(shè)備60使用偏振轉(zhuǎn)向膜20，該偏振轉(zhuǎn)向膜20具有相對(duì)于光源12的平坦表面22、近表面24和遠(yuǎn)表面26。光源12位于光導(dǎo)板10—側(cè)，該光導(dǎo)板10具有輸入表面18、端表面14和輸出表面16。反射膜52位于光導(dǎo)板10下面。光導(dǎo)板10的這一設(shè)置和設(shè)計(jì)規(guī)定了所需的轉(zhuǎn)向膜的角模式(angularbehavior)和設(shè)計(jì)布局。LC空間光調(diào)制器70調(diào)節(jié)接收自光導(dǎo)板10和轉(zhuǎn)向膜20的偏振光。半波板80是任選的。為L(zhǎng)C空間光調(diào)制器70本身提供后偏振器72和前偏振器73。但是，這些內(nèi)置偏振器是吸收式的，并且對(duì)于操作LC調(diào)制器是必須的，不像偏振轉(zhuǎn)向膜20，它不通過(guò)吸收光來(lái)操作。圖1B是頂視圖，顯示使用一對(duì)相對(duì)于在圖1B中垂直延伸的轉(zhuǎn)向膜20的棱形結(jié)構(gòu)75和凹槽成45。取向的偏振器72、73的用于LC空間光調(diào)制器70的偏振器72、73的偏振光透射軸172和173。在該情況中，半波板80任選地置于轉(zhuǎn)向膜20和LC空間光調(diào)制器70之間以將偏振光的偏振方向從平行于截面平面改變?yōu)槠叫杏诤笃衿?2。半波板80的光軸相對(duì)于后偏振器72成22.5。取向。圖1C是頂視圖，顯示使用一對(duì)相對(duì)于轉(zhuǎn)向膜20的凹槽和棱形結(jié)構(gòu)75平行或垂直取向的偏振器的用于LC空間光調(diào)制器70的偏振器72、73的偏振光透射軸172和173。在該情況中，LC空間光調(diào)制器70可使用垂直排列(VA)的LCD或IPSLC元件。后偏振器透射軸172平行于所述截面的平面，因此，無(wú)需半波板80。如圖1B和1C所示，棱形結(jié)構(gòu)75可以在直線(xiàn)方向上伸長(zhǎng)，并且基本上平行地延伸。棱形結(jié)構(gòu)75還可以波形方式伸長(zhǎng)，但仍舊是基本上平行地延伸，如圖1E所示。圖1D是頂視圖，顯示另一個(gè)實(shí)施方式中的具有弓形伸長(zhǎng)的棱形結(jié)構(gòu)75的偏振轉(zhuǎn)向膜20。這一排列有利于在光導(dǎo)板10的一個(gè)或多個(gè)角處使用點(diǎn)光源如發(fā)光二極管(LED)，以具有更緊湊的設(shè)計(jì)。后偏振器透射軸172或多或少平行于所述截面的平面，因此，無(wú)需半波板80。圖1F是頂視圖，示出了成為許多單個(gè)光源如LED的光源12，未示出偏振器透射軸172和173。LED也可以是圖1A-1E所示的光源。圖2A是顯示使用漫射體膜31和常規(guī)的準(zhǔn)直膜40如購(gòu)自3M公司(明尼蘇達(dá)州的St.Paul)的亮度增強(qiáng)膜(BEF)的顯示設(shè)備的透視圖。所述準(zhǔn)直膜通常具有平坦表面42以及在平坦表面42的相反側(cè)上的棱形結(jié)構(gòu)。所述棱形結(jié)構(gòu)具有85-95°的頂角a，優(yōu)選90°。所述棱形結(jié)構(gòu)的折射率n約為1.58。光導(dǎo)板10'具有輸入表面18、端表面14和輸出表面16，類(lèi)似于圖IA所示的光導(dǎo)板IO，不同的是光導(dǎo)板10'具有在底面上的漫射元件11，而光導(dǎo)板10沒(méi)有，并且偏振轉(zhuǎn)向膜20的頂角約為30-65°。漫射元件11可以是印刷的白點(diǎn)或蝕刻的圖案。所述光源12是一些單個(gè)光源如發(fā)光二極管(LED)。其它漫射體板可置于LCD70與準(zhǔn)直膜40之間以改善光均勻性。在圖1A和2A中，僅僅使用一個(gè)具有棱形結(jié)構(gòu)的光學(xué)膜，并且光學(xué)膜(26或40)的凹槽與光導(dǎo)板的寬度方向(W)平行，或者垂直于光導(dǎo)板(10或10')的長(zhǎng)度方向(L)，以合適地起作用。圖2B是透視圖，示出了顯示器62，該顯示器62與顯示器61相同，不同的是它包括第二常規(guī)的準(zhǔn)直膜60如購(gòu)自3M公司(明尼蘇達(dá)州的St.Paul)的亮度增強(qiáng)膜(BEF)。所述第二準(zhǔn)直膜60基本上與第一準(zhǔn)直膜40相同，不同的是棱形結(jié)構(gòu)的頂可以是稍圓形的，并且它們的厚度可以是不同的。第一準(zhǔn)直膜40的作用是準(zhǔn)直含與光入射側(cè)垂直的長(zhǎng)度方向(L)的平面中的光，而第二準(zhǔn)直膜60的作用是準(zhǔn)直含與光入射側(cè)平行的寬度方向(W)的平面中的光。具有圖2B所示構(gòu)形的顯示器廣泛地用于移動(dòng)電話(huà)顯示器和其它小型至中型尺寸的顯示器中。由于來(lái)自?xún)蓚€(gè)準(zhǔn)直膜40和60的準(zhǔn)直效果，顯示器62具有高迎面照明。但是，當(dāng)觀察角大于約45°時(shí)，可利用的光非常少。這對(duì)于需要降低功率消耗并且只需一個(gè)觀察者去讀取顯示器的一些應(yīng)用是有利的，但是對(duì)于使用高效LED以使迎面照明大于使用兩個(gè)準(zhǔn)直膜時(shí)所需的照明的一些其它應(yīng)用是不利的，在這些應(yīng)用中，大觀察角特性是必須的，使得顯示器上的圖像可以被一些人共享，并且使用少量的光學(xué)膜，以降低成本。實(shí)驗(yàn)1:光混頻圖3B和3D是透視圖，顯示本發(fā)明的具有有面向上的棱形結(jié)構(gòu)的單一光學(xué)膜90的顯示器63b、63d。所述單一光學(xué)膜90不是具有約90。的頂角的BEF膜，而是待審美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)11/302,011、11/300,659和11/302,103中討論的光重新定向膜或偏振轉(zhuǎn)向膜中的一種。更具體地說(shuō)，棱形結(jié)構(gòu)75的特征在于棱柱間距(pitch)P、棱柱高度H、頂角a、第一底角p,、以及第二底角(32，如圖3E所示。頂角ot約為48°，第一底角(3，和第二底角(32分別約為64和67。。棱形結(jié)構(gòu)75的凹槽排列為基本上平行于光導(dǎo)板10'的長(zhǎng)度方向(L),指的是棱形結(jié)構(gòu)的凹槽與光導(dǎo)板10'的長(zhǎng)度方向(L)的取向在10°之內(nèi)，較佳的是5。之內(nèi)，更好是2°之內(nèi)。棱形結(jié)構(gòu)75的凹槽還基本上垂直于光導(dǎo)板10'的寬度方向(W)。顯示器63d包括漫射體膜32，而顯示器63b不含。漫射體膜32的作用是隱藏光學(xué)膜90中的外觀缺陷(如果有的話(huà))以及波紋圖案(如果這是個(gè)嚴(yán)重的問(wèn)題的話(huà))。漫射體膜32還稍稍改善了光均勻性。圖3A所示的比較顯示器63a與圖3B所示的顯示器63b相同，不同的是光學(xué)膜90的棱形結(jié)構(gòu)75的凹槽基本上垂直于光導(dǎo)板10'的長(zhǎng)度方向(L)。圖3C所示的比較顯示器63c與圖3D所示的顯示器63d相同，不同的是光學(xué)膜90的棱形結(jié)構(gòu)75的凹槽垂直于光導(dǎo)板10'的長(zhǎng)度方向(L)。圖4A、4B、4C和4D分別是得自顯示器63a、63b、63c和63d的頂視照明分布圖。這一圖示中使用的顯示器背光單元是購(gòu)自Apple(Cupertino,CA)的iPodPhotoColorLCD顯示器的一部分，并使用購(gòu)自EastmanKodakCompany(Rochester,NY)的Kodak數(shù)碼靜物照相機(jī)(DX4900Zoom)拍攝數(shù)碼照片。圖4A是根據(jù)比較例的圖3A所示的顯示設(shè)備63a的頂視圖照明分布，該顯示設(shè)備63a具有有面向上的棱形結(jié)構(gòu)和垂直于光導(dǎo)板的長(zhǎng)度方向的凹槽的單一光學(xué)膜?？梢钥闯隹臻g照明分布是不均勻的，并且沿設(shè)置單個(gè)LED光源的邊緣可以看見(jiàn)因單個(gè)光源而產(chǎn)生的亮點(diǎn)。圖4B是根據(jù)本發(fā)明的圖3B所示的顯示設(shè)備63b的頂視圖照明分布，該顯示設(shè)備63b具有有面向上的棱形結(jié)構(gòu)和與光導(dǎo)板的長(zhǎng)度方向平行的凹槽的單一光學(xué)膜。圖4B顯示出比圖4A在照明空間均勻性上的極大改善。圖4C是根據(jù)另一個(gè)比較例的圖3C所示的顯示設(shè)備63c的頂視圖照明分布，該顯示設(shè)備63c具有有面向上的棱形結(jié)構(gòu)和垂直于光導(dǎo)板的長(zhǎng)度方向的凹槽的單一光學(xué)膜。漫射體薄膜(diffusersheetfilm)置于光重新定向膜的頂部。漫射體薄膜的加入極大地增強(qiáng)了照明空間均勻性。但是，沿設(shè)置單個(gè)LED光源的邊緣仍舊可見(jiàn)亮點(diǎn)。圖4D是根據(jù)本發(fā)明的顯示設(shè)備63d的頂視圖照明分布，該顯示設(shè)備63d具有有面向上的棱形結(jié)構(gòu)和與光導(dǎo)板的長(zhǎng)度方向平行的凹槽的單一光重新定向膜。漫射體薄膜置于光重新定向膜的頂部。在這一構(gòu)形中，空間照明分布接近均勻。因LED光源而產(chǎn)生的亮點(diǎn)減至最少。與圖3C相同的另一個(gè)比較例(不同的是沒(méi)有光學(xué)膜90)顯示，漫射體膜32獨(dú)自不足以克服白點(diǎn)的問(wèn)題。與圖3A相同的另一個(gè)比較例(不同的是光學(xué)膜90是具有約90。的頂角的單一亮度增強(qiáng)膜(BEF))也具有圖4A所示的類(lèi)似的白點(diǎn)問(wèn)題。在以下實(shí)驗(yàn)中提供進(jìn)一步詳細(xì)的描述，以更好地理解本發(fā)明。實(shí)驗(yàn)概括地說(shuō)，實(shí)驗(yàn)l示出了一種光重新定向膜，它包括多個(gè)棱形結(jié)構(gòu)，各個(gè)棱形結(jié)構(gòu)具有選定的頂角、選定的第一底角和選定的第二底角，并包含具有選定的折射率值的材料，當(dāng)棱形結(jié)構(gòu)基本上平行而不是垂直于光導(dǎo)板的長(zhǎng)度方向時(shí)，該光重新定向膜能夠克服白點(diǎn)問(wèn)題并改善光混頻。實(shí)驗(yàn)2:觀察角的擴(kuò)大圖5A-5D示出了用來(lái)表征顯示器背光單元的角向光分布的測(cè)定幾何構(gòu)形，參閱表l中的討論。顯示器背光單元64(iPod照片顏色顯示器LCDLQ020B7UA01的一部分)的角向光分布使用購(gòu)自PhotoResearch(Chatsworth，CA)的PR650分光輻射計(jì)44來(lái)測(cè)定。在顯示器背光單元64的頂部任選地使用一個(gè)或多個(gè)光學(xué)顯示膜32。在圖5A中，在顯示器背光單元的前表面的法向或同軸方向上進(jìn)行測(cè)定。在圖5B中，在與顯示器背光單元的前表面的法向成60°的方向(在直接背離LED光源12的方向)上進(jìn)行測(cè)定。在圖5C中，在與顯示器背光單元的前表面的法向成60°的方向(在朝向LED光源12的方向)上進(jìn)行測(cè)定。在圖5D中，在與顯示器背光單元的前表面的法向成60。的方向，并且在平行于光導(dǎo)板10'的W或LED邊緣18的平面上進(jìn)行測(cè)定。表1示出了根據(jù)圖5A-D所示的測(cè)定幾何形狀對(duì)5個(gè)顯示器背光單元構(gòu)形進(jìn)行測(cè)定的照明'水平(單位為cd/m2)。在實(shí)施例1中，不使用光學(xué)膜45。在實(shí)施例2-4中，棱形膜的凹槽均垂直于LED邊緣、光導(dǎo)板10'的輸入表面18、或者光導(dǎo)板的寬度方向W(如圖3所示)。在實(shí)施例5中，使用兩個(gè)BEF，所述構(gòu)形示于圖2B。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>實(shí)施例1(比較例)在實(shí)施例1中，顯示器背光單元不具有任何光學(xué)顯示膜。與使用光學(xué)顯示膜的構(gòu)形(實(shí)施例2-5)相比，其同軸照明程度(5A幾何位置)較低。因?yàn)椴痪哂泄鈱W(xué)膜，這一構(gòu)形顯示出不可接受的白點(diǎn)問(wèn)題。實(shí)施例2(本發(fā)明實(shí)施例)在實(shí)施例2中，根據(jù)本發(fā)明，顯示器背光單元包括光學(xué)膜45，所述光學(xué)膜45具有頂角a約為48。的棱形結(jié)構(gòu)并由折射率約為1.63的材料(聚砜)制得。棱形膜的凹槽與光導(dǎo)板10'的長(zhǎng)度方向(L)平行，或與LED邊緣垂直。與實(shí)施例l相比，同軸照明程度增強(qiáng)。在圖5B、5C或5D測(cè)定幾何位置中也保持合理的照明程度。實(shí)施例3(本發(fā)明實(shí)施例)實(shí)施例3與實(shí)施例2相同，不同的是根據(jù)本發(fā)明，光學(xué)膜45具有頂角a約為48°的棱形結(jié)構(gòu)，并由折射率約為J.59的材料(聚碳酸酯)制得。棱形膜的凹槽與導(dǎo)板10'的長(zhǎng)度方向(L)平行。與實(shí)施例1相比，同軸照明程度增強(qiáng)。在圖5B、5C或5D測(cè)定幾何位置中也保持合理的照明程度。實(shí)施例4(比較例)實(shí)施例4與實(shí)施例2相同，不同的是光學(xué)膜45是頂角a約為90°并由折射率約為1.58的材料制得的常規(guī)的亮度增強(qiáng)膜(BEF)。棱形膜的凹槽與光導(dǎo)板10'的長(zhǎng)度方向(L)平行。同軸照明程度優(yōu)于實(shí)施例2-3。但是，離軸性能(如5B-D欄所示)與實(shí)施例2-3相比低很多，表明該構(gòu)形的觀察角較窄。實(shí)施例5(比較例)實(shí)施例5與實(shí)施例2相同，不同的是光學(xué)膜45包括兩個(gè)常規(guī)的亮度增強(qiáng)膜(BEF)，各亮度增強(qiáng)膜的頂角a約為90°，由折射率約為1.58的材料制得。棱形膜的凹槽與光導(dǎo)板10'的長(zhǎng)度方向(L)平行或垂直，并且互相垂直。同軸照明程度是所有實(shí)施例中最好的。但是，離軸性能(如5B-D欄所示)是所有實(shí)施例中最低的，表明該構(gòu)形的觀察角更窄。實(shí)施例2-5示出了，并非所有的具有面向上的棱形結(jié)構(gòu)并具有平行于光導(dǎo)板的長(zhǎng)度方向的凹槽的光學(xué)膜都能夠擴(kuò)大觀察角。在兩個(gè)本發(fā)明的實(shí)施例2-3中，光學(xué)膜45具有選定的頂角a和選定的折射率，使得在與法線(xiàn)成約60。的三個(gè)方向(遠(yuǎn)離光源、接近光源、以及平行于光源，分別如圖5B、5C和5D所示)上的照明程度比約42%(實(shí)施例2)和46%(實(shí)施例3)的法線(xiàn)方向處的照明程度大。相反地，表l的最后一欄顯示，5B、5C和5D幾何位置(與法線(xiàn)成60。)中的最小量的照明程度與5A幾何位置(法線(xiàn)方向)的照明程度之比約為20%(比較例4)和約為16%(比較例5)。實(shí)施例l不具有光學(xué)膜，因此具有白點(diǎn)問(wèn)題，使其不理想，即使上述比例較高。進(jìn)一步的詳細(xì)描述雖然在實(shí)驗(yàn)l-2中，僅使用了一些特定的棱形結(jié)構(gòu)和材料的光重新定向膜，但是期望光重新定向膜能夠增強(qiáng)光混頻并使光重新定向朝向各個(gè)角度，從而使得沿60°的極角的光照明不小于35%，更好是不小于40%，以當(dāng)光重新定向膜包括多個(gè)棱形結(jié)構(gòu)，各個(gè)棱形結(jié)構(gòu)具有選定的頂角、選定的第一底角和選定的第二底角，并包含具有選定的折射率值的材料時(shí)沿同軸方向的光照明計(jì)。頂角理想的是40-65°或20-35°。當(dāng)使用折射率小于約1.78的材料時(shí)，頂角通常約為40-60°或20-30°，第一和第二底角的總和加上頂角為180°。通常，底角為62-70°。當(dāng)使用折射率大于約1.78的材料時(shí)，棱形結(jié)構(gòu)的頂角通常約為56-65°或約28-33°，第一和第二底角的總和加上頂角為180°。第一和第二底角通常為62-70°。在某些情況下，兩個(gè)底角中的一個(gè)可以是85-95°。使用下面所述的光重新定向膜也在本發(fā)明的范圍之內(nèi)，該光重新定向膜具有面向下的棱形結(jié)構(gòu)，所述棱形結(jié)構(gòu)具有選定的頂角、選定的第一底角和選定的第二底角，并包含具有選定的折射率的材料，如圖3F所示，從而滿(mǎn)足了這樣的要求光重新定向膜能夠使光重新定向朝向各個(gè)角度，并且沿三個(gè)60°的主極角中任一個(gè)的光照不小于沿同軸方向的光照的35%，更好是不小于40%，且當(dāng)其棱形結(jié)構(gòu)的凹槽以基本上平行于光導(dǎo)板的長(zhǎng)度方向排列時(shí)，光重新定向膜能夠增強(qiáng)光混頻。在這種情況下，該光重新定向膜的棱形結(jié)構(gòu)位于光導(dǎo)板與其平坦表面之間。選擇的材料包括任何可利用的透明聚合物以及具有理想的折射率的共聚物，如熱穩(wěn)定性極好并且具有高可加工性和可塑性的聚碳化二亞胺，如2004年8月12日公開(kāi)的Sadayori等的名稱(chēng)為"具有高折射率的聚碳化二亞胺及其制造方法"的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)2004/0158021中所公開(kāi)的。這些材料的折射率在589nm下為1.738-1.757。含有摻雜的高折射率材料(如氧化鈦、氧化鋯和氧化鋇)的微球或珠的材料也顯示出高折射率，該折射率可以小于或大于1.7，如Chisholm等的名稱(chēng)為"HIGHINDEXCOATEDLIGHTMANAGEMENT"的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)2004/0109305中所公開(kāi)的。高折射率的材料還包括許多聚酯如聚萘酸乙二酯(PEN)(polyethylenenaphthalate)和聚2,6-萘酸丁二酯(PBN)。這些材料的折射率約為1.64至高達(dá)約1.9，如Hebrink等的名稱(chēng)為"制造coPEN/PMMA多層光學(xué)膜的方法"的美國(guó)專(zhuān)利6,830,713中所討論的。也可使用折射率為1.59-1.98的其它己知的材料。還可采用適于UV固化方法的丙烯酸酯類(lèi)材料。本發(fā)明的設(shè)備使用大致呈棱柱的光重新定向結(jié)構(gòu)。在更正式的定義中，真正的棱柱具有至少兩個(gè)平坦表面。但是，因?yàn)闊o(wú)需在所有實(shí)施方式中光重新定向結(jié)構(gòu)的一個(gè)或多個(gè)表面是平坦的，但是可以是彎曲的，具有多個(gè)截面，或者具有截頂?shù)幕驁A形的頂或頂角，如待審美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)11/302,011、11/300,659和11/302,103中所討論的，故在本說(shuō)明書(shū)中使用更上位的術(shù)語(yǔ)"棱形結(jié)構(gòu)"。另外，所述棱形結(jié)構(gòu)可具有不同于其基材的折射率，這也如上述待審申請(qǐng)中所討論。因此，本發(fā)明提供了光重新定向膜的解決方案，它了在大觀察錐體中的提供照明，并使用數(shù)量減少的部件改善了發(fā)光二極管的光混頻。本說(shuō)明書(shū)中引用的專(zhuān)利和其它公開(kāi)文件的全部?jī)?nèi)容在本文中引用作為參考。本發(fā)明已經(jīng)具體地參照一些優(yōu)選的實(shí)施方式詳細(xì)地進(jìn)行了描述，但是要理解，可以在本發(fā)明的精神和范圍之內(nèi)進(jìn)行修改和改變。部件清單10，10，:光導(dǎo)板11:漫射元件12:光源14:端表面16:輸出表面18:輸入表面20:轉(zhuǎn)向膜22:平坦表面24:近表面'26:遠(yuǎn)表面31，32:漫射體膜40:準(zhǔn)直膜42:平坦表面44:分光輻射計(jì)45:光學(xué)膜52:反射膜60，61，62，63a，63b，63c，63d:顯示設(shè)備64:顯示器背光單元70:LC空間光調(diào)制器72:后偏振器73:前偏振器75:棱形結(jié)構(gòu)80:半波板90:具有棱形結(jié)構(gòu)的光學(xué)膜172，173:透射軸a:頂角(51:底角卩2:底角n:折射率W:光導(dǎo)板的寬度方向L:光導(dǎo)板的長(zhǎng)度方向。權(quán)利要求1.一種背光設(shè)備，它包括(a)用于發(fā)出照明的光源；(b)光導(dǎo)板，它具有用于將所述照明結(jié)合到所述光導(dǎo)板中的輸入表面、用于提供輸出照明的輸出表面、與光進(jìn)入表面垂直的長(zhǎng)度方向L、以及與光進(jìn)入表面平行的寬度方向W；以及(c)用于使光重新定向朝向各個(gè)角度的光重新定向制品，所述光重新定向制品包括多個(gè)棱形結(jié)構(gòu)，各個(gè)棱形結(jié)構(gòu)具有選定的頂角、選定的第一底角和選定的第二底角，并包含具有選定的折射率值的材料，這些選擇足以使得沿與(1)背離和(2)朝向所述光源的長(zhǎng)度方向平行的方向呈60°極角(polarangle)的光照、以及與(3)平行于寬度方向的方向呈60°極角的光照，不少于沿垂直于LW平面的同軸方向的光照的35％，其中，所述棱形結(jié)構(gòu)基本上平行于光導(dǎo)板的長(zhǎng)度方向。2.如權(quán)利要求1所述的背光設(shè)備，其特征在于，它還包括漫射體膜。3.如權(quán)利要求1所述的背光設(shè)備，其特征在于，所述棱形結(jié)構(gòu)具有40-60°的頂角。4.如權(quán)利要求1所述的背光設(shè)備，其特征在于，所述棱形結(jié)構(gòu)具有圓形頂。5.如權(quán)利要求1所述的背光設(shè)備，其特征在于，所述光重新定向制品具有位于所述光導(dǎo)板與光重新定向制品的棱形結(jié)構(gòu)之間的平坦表面。6.如權(quán)利要求1所述的背光設(shè)備，其特征在于，所述光重新定向制品具有平坦表面，并且所述光重新定向制品的棱形結(jié)構(gòu)位于光導(dǎo)板與所述平坦表面之間。7.如權(quán)利要求1所述的背光設(shè)備，其特征在于，所述光源包括發(fā)光二極管光源。8.如權(quán)利要求1所述的背光設(shè)備，其特征在于，所述頂角為40-65°或者20-35°。9.如權(quán)利要求1所述的背光設(shè)備，其特征在于，其膜折射率小于約1.78，其頂角約為40-60°或者20-30°。10.如權(quán)利要求1所述的背光設(shè)備，其特征在于，其膜折射率大于約1.78，其頂角約為56-65°或者28-33°。11.一種背光設(shè)備，它包括(a)用于發(fā)出照明的光源；(b)光導(dǎo)板，它具有用于將所述照明結(jié)合到所述光導(dǎo)板中的輸入表面、用于提供輸出照明的輸出表面、長(zhǎng)度方向L、以及寬度方向W;以及(C)用于使光重新定向的光重新定向制品，所述光重新定向制品包括多個(gè)棱形結(jié)構(gòu)，各個(gè)棱形結(jié)構(gòu)具有40-60。的選定的頂角、第一底角和第二底角，并包含具有選定的折射率的材料，其中，所述棱形結(jié)構(gòu)基本上平行于光導(dǎo)板的長(zhǎng)度方向以增強(qiáng)光混頻。12.如權(quán)利要求11所述的背光設(shè)備，其特征在于，所述選定的折射率小于約1.78。13.如權(quán)利要求11所述的背光設(shè)備，其特征在于，這些選擇足以使得沿與(l)背離和(2)朝向所述光源的長(zhǎng)度方向平行的方向呈60。極角的光照、以及與(3)平行于寬度方向的方向呈60°極角的光照，不少于沿垂直于LW平面的同軸的光照的35%。14.一種背光設(shè)備，它包括(a)用于發(fā)出照明的光源；(b)光導(dǎo)板，它具有用于將所述照明結(jié)合到所述光導(dǎo)板中的輸入表面、用于提供輸出照明的輸出表面、長(zhǎng)度方向L、以及寬度方向W;以及(c)用于使光重新定向的光重新定向制品，所述光重新定向制品包括具有多個(gè)棱形結(jié)構(gòu)的單一薄片，各個(gè)棱形結(jié)構(gòu)具有選定的頂角、選定的第一底角和選定的第二底角，并包含具有1.59-1.85的選定的折射率的材料，其中，所述棱形結(jié)構(gòu)基本上平行于光導(dǎo)板的長(zhǎng)度方向以增強(qiáng)光混頻。15.如權(quán)利要求14所述的背光設(shè)備，其特征在于，所述光重新定向制品使光重新定向，使得沿與L和W方向呈60。極角的光照不少于沿同軸方向的光照的35%。16.如權(quán)利要求15所述的背光設(shè)備，其特征在于，所述光源包括發(fā)光二極管光源。17.如權(quán)利要求15所述的背光設(shè)備，其特征在于，它還包括漫射體膜。18.—種電子顯示裝置，它包括液晶調(diào)制器和背光設(shè)備，所述背光設(shè)備包括(a)用于發(fā)出照明的光源；(b)光導(dǎo)板，它具有用于將所述照明結(jié)合到所述光導(dǎo)板中的輸入表面、用于提供輸出照明的輸出表面、長(zhǎng)度方向L、以及寬度方向W;以及(C)用于使光重新定向朝向各個(gè)角度的光重新定向制品，所述光重新定向制品包括多個(gè)棱形結(jié)構(gòu)，各個(gè)棱形結(jié)構(gòu)具有選定的頂角、選定的第一底角和選定的第二底角，并包含具有選定的折射率值的材料，這些選擇足以使得沿與(1)背離和(2)朝向所述光源的長(zhǎng)度方向平行的方向呈60°極角的光照、以及與(3)平行于寬度方向的方向呈60°極角的光照，不少于沿垂直于LW平面的同軸的光照的35%，其中，所述棱形結(jié)構(gòu)基本上平行于光導(dǎo)板的長(zhǎng)度方向。19.如權(quán)利要求18所述的電子顯示裝置，其特征在于，它還包括漫射體膜。20.如權(quán)利要求18所述的電子顯示裝置，其特征在于，它還包括發(fā)光二極管光源。全文摘要一種具有特別的光重新定向膜的背光設(shè)備，它包括(a)光源；(b)光導(dǎo)板；以及(c)用于使光重新定向以朝向各個(gè)角度的光重新定向制品，所述光重新定向制品包括多個(gè)具有選定的頂角、選定的第一底角和選定的第二底角的棱形結(jié)構(gòu)，并包含具有選定的折射率值的材料，這些選擇足以提供在60°極角處的改善的亮度，其中，所述棱形結(jié)構(gòu)基本上平行于光導(dǎo)板的長(zhǎng)度方向。文檔編號(hào)G02B5/04GK101231418SQ20071013793公開(kāi)日2008年7月30日申請(qǐng)日期2007年7月17日優(yōu)先權(quán)日2006年7月17日發(fā)明者E·W·金,G·E·諾斯哈德,X·-D·米申請(qǐng)人:羅門(mén)哈斯丹麥金融有限公司